배경/목적: 수면 박탈은 인간 양극성 장애에서 조증 삽화의 유발 요인으로 제안되어 있다. 수면과 각성은 뇌에서 미토콘드리아 유전자 발현, 산화적 인산화(OXPHOS) 활성 및 형태 변화에 영향을 줄 수 있음이 보고되었다. 본 연구에서는 72시간 신속안구운동 수면박탈(REM-SD) 후 랫드의 뇌에서 미토콘드리아 생체에너지 기능의 변화를 조사하였다. 재료 및 방법: 미토콘드리아 DNA(mtDNA) 복제수의 변화를 전전두피질과 해마에서 정량 실시간 중합효소 연쇄반응을 통해 미토콘드리아가 암호화하는 NADH 탈수소효소 1(mt-Nd1) 유전자를 증폭하여 검출하였다. peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1 alpha (PPARGC1A), cytochrome c oxidase subunit 4I1 (COX4I1), sirtuin 3 (SIRT3)와 같은 미토콘드리아 생합성 관련 단백질의 발현 수준은 웨스턴 블롯 분석과 면역조직화학을 이용하여 평가하였다. 결과: 우리는 REM-SD가 해마에서는 mtDNA 복제수를 유의하게 증가시키지만 전전두피질에서는 증가시키지 않음을 확인하였다. 또한 REM-SD는 해마에서 COX4I1의 단백질 발현을 증가시켰다. 더 나아가 72시간 REM-SD에 노출된 랫드에서 조증과 유사한 행동을 관찰하였다. REM-SD는 개방장(오픈필드) 검사에서 운동성을 증가시켰고, 고가강(엘리베이티드 플러스 미로) 검사에서 개방팔(open arms)에 머문 시간을 증가시켰다. 결론: REM-SD는 뇌에서 미토콘드리아 기능장애를 유발할 수 있으며, 이는 조증 유도에 관여할 수 있다.

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